复杂地质条件下矿山水工环地质勘测技术及灾害风险评估方法研究

复杂地质条件下矿山水工环地质勘测技术及灾害风险评估方法研究

王金秋

广东省核工业地质调查院   510800

摘要：本文针对复杂地质条件下矿山水工环地质勘测技术和灾害风险评估方法进行了深入研究。在当前矿业发展和环保要求加强的背景下，有效的地质勘查和灾害风险管理至关重要。本研究旨在提高矿山开发的安全性和环保性，重点分析了电法、地震法和磁法等勘测技术的应用及其在识别和预防地质灾害方面的有效性。文章详细讨论了地质灾害风险评估的流程，包括灾害识别、风险分析及量化，并强调了勘测技术在风险评估中的关键作用。最终，强调未来研究应致力于优化这些技术，提升其在复杂环境中的适用性，并关注技术的环保和经济效益，以满足矿业可持续发展的需求。

关键词：水工环地质；地质灾害；电法勘测；地震法勘测；磁法勘测

1.引言

随着矿业发展的不断深入，矿山工程面临着越来越复杂的地质条件，这对水工环地质勘测技术提出了新的挑战。水工环地质勘测作为确保矿山安全、高效开采的关键环节，不仅涉及对水资源的评估，更重要的是需要对地下结构、土壤稳定性以及潜在的地质风险进行深入分析[1]。这些分析直接关联到矿山工程的安全性、可靠性以及经济性。近年来，随着环保意识的增强和矿业法规的严格，如何在复杂的地质条件下进行有效的地质勘查，同时最小化对环境的影响，成为了一个值得关注的问题。地质灾害，如滑坡、地面沉降和水文地质问题，在矿山开发过程中尤为突出。因此，发展和应用先进的水工环地质勘测技术，以及高效的地质灾害风险评估方法，对于提高矿山开发的安全性和环保性具有重要意义。

2.矿山水工环地质勘测技术概述

在矿山开采领域，水工环地质勘测技术的作用至关重要，尤其是在复杂地质条件下。这些技术不仅对保证矿山的安全和有效性至关重要，而且是预测和预防地质灾害的关键工具。在当前矿业法规和环保要求日益严格的背景下，这些技术的重要性更是凸显。

电法勘测技术通过测量电流在不同地质介质中的传播特性，揭示地下结构。这种技术尤其适用于探测地下水流动路径和含水层分布。在电法勘测中，通过测量地表电位差和电流强度，可以推断出地下的电性结构，这对于确定矿体和周围岩石的电性差异至关重要。电法勘测对于识别矿床边界、深度和形态提供了有效手段[2]。然而，电法勘测在解释多变地质结构时可能面临挑战，如局部地质变化可能导致数据解读的不确定性，这要求更高级别的数据处理和分析技术。

地震法勘测技术利用地震波在地下介质中的传播特性来揭示地层结构[3]。这种技术能够提供地下结构的三维图像，对于评估滑坡、地震活动风险等至关重要。在复杂地质条件下，地震法尤其有效于探测深层断裂、洞穴和其他不规则地质构造。它通过分析地震波的传播速度和路径，能够揭示地下的岩石类型和结构。但地震法也面临一定的挑战，例如，在高噪音环境下进行数据采集和处理可能影响结果的质量和准确性。

磁法勘测技术通过测量地球磁场的变化来探测地下的磁性物质分布，尤其在矿床探测方面显示出独特优势。这种技术特别适合于铁矿和其他磁性矿物的探测。磁法勘测可以提供关于地下磁性岩石和矿体的分布和结构的信息。然而，磁法勘测在非磁性矿物的识别上受限，且数据解释容易受到地表干扰的影响。

3.灾害风险评估方法

在复杂地质条件下的矿山开发中，地质灾害风险评估是一个多维度、多阶段的综合过程。这一过程不仅仅局限于潜在地质灾害的识别，它还涉及到对这些灾害可能造成的影响进行预测和量化评估。这一综合性评估结合了地质学、地球物理学和风险管理学的方法论，以科学的方式分析地质数据，并考虑地质结构、水文地质特征及地球物理参数，以全面评估可能出现的地质灾害。

3.1 灾害风险评估的核心流程

地质灾害风险评估的核心流程可分为三个主要阶段：灾害识别、风险分析和风险量化。在灾害识别阶段，评估团队首先进行深入的地质勘测数据分析。这一步骤的目标是识别矿山区域内可能存在的关键地质危险因素，如不稳定的岩层、地下水位的显著波动或活跃的地质断裂。这一阶段不仅依赖于专业的判断能力，还要求对地质数据进行精确的解读。例如，通过分析地震波形和地层电阻率数据，可以揭示潜在的滑坡区域或地下水脉的分布。进入风险分析阶段，识别出的风险因素需要被进一步评估，以确定它们对矿山安全性的潜在影响。这一阶段涉及运用统计学和概率论方法来预测特定地质事件发生的可能性。例如，基于地质数据和历史案例，评估人员可能会计算特定断层活动引发地震的概率。同时，评估团队也会结合地质模型来评估这些地质事件可能对矿山运营带来的具体影响，如地震导致的矿井坍塌或洪水引起的采矿中断。最后，在风险量化阶段，评估重点转向将识别和分析出的风险转化为可量化的指标。这包括估算潜在的经济损失和环境影响，如由于地质灾害造成的设备损坏、生产中断和环境污染。在这一阶段，专业知识与对实际矿山条件的深刻理解相结合，为矿山管理者提供基于数据的决策依据。例如，通过对潜在滑坡区域的经济价值评估，可以决定是否需要采取更加昂贵的防滑措施。

灾害风险评估是一个多维度、综合性的过程，它要求高度的专业知识、数据分析能力和实际经验。通过这一过程，矿山开发者不仅能够识别和分析潜在的地质风险，还能够量化这些风险，从而做出更为明智的决策，以提高矿山的安全性和效率。

3.2 地质勘测技术在风险评估中的作用

地质勘测技术在矿山开发的灾害风险评估过程中提供了关键数据以支持风险分析和决策过程。这些技术的应用不仅增强了风险识别的准确性，还提高了对潜在灾害预测的可靠性。例如，在煤矿项目中，电法勘测被用来探测地下断裂的分布，这些断裂可能导致矿井稳定性问题，增加坍塌风险。电法勘测通过测量地下电阻率分布，帮助地质工程师识别出潜在的危险区域，从而采取适当的安全措施。此外，该技术在评估地下水动态和相关的地质灾害风险时也显示出其重要性。而地震法勘测技术提供了有关深层地质结构的信息，对评估矿山深部开采过程中可能出现的地震和滑坡风险至关重要。通过分析地震波的传播特征，可以揭示地下的裂缝、洞穴和其他结构异常。这对于早期识别滑坡和地震风险，制定有效的预防策略至关重要。同时，地质勘测技术在灾害风险评估中的综合应用提高了评估的整体效率和准确性。通过结合电法、地震法等多种勘测方法，可以获得更全面的地质信息，从而更准确地评估和管理矿山的地质风险。这些技术的应用不仅限于风险识别，还包括风险预测和缓解策略的制定，为矿山管理者提供了宝贵的决策支持。

4.结语

总的来说，电法勘测技术在探测地下水和识别地质结构方面表现出色，而地震法勘测技术则在深层地质结构探测和风险评估中发挥关键作用。磁法勘测技术在矿床探测和地质断层识别中具有独特的优势。结合这些技术的灾害风险评估方法能够有效预测和管理矿山中的潜在地质灾害，为矿山规划和安全管理提供了实用的指导。未来的研究应继续优化这些技术，提高其在更复杂地质环境中的精确度和适用性。同时，考虑到矿业可持续发展的需求，未来的研究还应关注技术的环保性和经济效益。本研究为未来相关领域的研究和实践提供了有价值的参考和指导，促进了矿山水工环地质勘测技术的发展和应用。

参考文献

[1]汪维毅.水工环地质勘探在矿山勘查中的应用价值分析[J].有色金属设计, 2021, 48(4):69-71.

[2]王健伟,仵慧宁,赵秋霞.两种电法勘探技术的应用分析[J].甘肃科技, 2019, 35(7):3.

[3]杨华奎.基于瞬变电磁法的陇东煤矿采空区水文地质勘探技术研究[J].地质与勘探, 2023, 59(4):883-890.